地質(zhì)測繪中無人機低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用探析

季 享

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊，新疆 哈密 839000）

近年來，伴隨經(jīng)濟社會高速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)日新月異，在測繪領(lǐng)域當中也出現(xiàn)了很多新型測繪技術(shù)手段，如人工測繪方法，GPS測繪以及無人機測繪技術(shù)等，尤其是無人機測繪，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，而且測繪性能非常優(yōu)越，我投入較低，所以在地質(zhì)測繪行業(yè)當中，無人機測繪技術(shù)得到了普及應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。然而在無人機測繪技術(shù)應(yīng)用過程當中，雖然早期階段的無人機測繪和人工測繪相比優(yōu)勢非常突出，然而依然存在很多缺陷，近年來伴隨研發(fā)力度的日漸深入，基于無人機技術(shù)前提下發(fā)展起來的無人機低空攝影測量技術(shù)，有效解決了早期階段無人機測繪存在的各種弊端。無人機低空攝影測量技術(shù)與航空攝影、POS數(shù)據(jù)和航攝相機參數(shù)相結(jié)合，通過對三者的有效控制和調(diào)整，可以將獲取到的數(shù)據(jù)實施預(yù)處理工作，并經(jīng)過加密手段確保數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定傳輸，應(yīng)用于地質(zhì)測繪領(lǐng)域當中，大大提高了地質(zhì)測繪效率和質(zhì)量，由此可見，在地質(zhì)領(lǐng)域當中，應(yīng)用無人機低空攝影測量技術(shù)具有非常高的應(yīng)用價值。下文當中主要結(jié)合實踐主要對無人機低空攝影技術(shù)在地質(zhì)測繪當中的應(yīng)用進行分析探討，以供參考[1]。

1 無人機低空攝影測量應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 采集圖像清晰度高

無人機屬于低空飛行，一般其飛行高度主要處在50m～1000m飛行高度范圍，為航空近景攝影測量技術(shù)，攝影測量過程當中能夠?qū)崿F(xiàn)亞米級的測量精度，一般處于0.1m～0.5m的精度范圍，與1：1000測圖要求相符合，更能達到精細測繪的要求。相較于傳統(tǒng)無人機技術(shù)，無人機低空攝影測量技術(shù)，雖然在測量工作開展過程當中，都是運用無人機及相應(yīng)的地面控制臺和攝影設(shè)備來完成，但在圖像清晰度方面，無人機低空攝影測量能夠獲取更高清晰度的圖像數(shù)據(jù)，這是無人機低空素養(yǎng)測量技術(shù)具有的優(yōu)勢所在，大幅提高了測繪質(zhì)量，運用此項技術(shù)獲得高清晰度的圖像信息，最為重要的環(huán)節(jié)是傳輸數(shù)據(jù)之前，已經(jīng)開展了數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，及實施測繪工作之前，已經(jīng)通過人工手段，依照清晰度要求，合理調(diào)整航攝影像以及航攝相機參數(shù)和POS數(shù)據(jù)等，保證這些符合清晰度要求前提下，將無人機啟動開展相應(yīng)測繪工作，實施測繪工作過程當中，無人機獲取到的圖像信息，傳輸過程當中能夠依照調(diào)整結(jié)果要求進行校準，保證圖像獲取更加清晰，為人工查閱提供便利[2]。

1.2 具有很高的工作效率

無人機低空攝影測量技術(shù)，不僅能夠獲取更高清晰度的圖像，而且與傳統(tǒng)無人機技術(shù)相比，該項技術(shù)的工作效率更高，傳統(tǒng)無人機技術(shù)為了對高清晰度的圖像進行采集，通常利用控制無人機飛行速度來實現(xiàn)，由于無人機飛行速度較快，這是由于無人機高速飛行下，會引發(fā)成像模糊，這是傳統(tǒng)無人機技術(shù)很難避免的問題。而運用無人機低空攝影測量技術(shù)，由于數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的預(yù)處理，能夠更大程度上保證圖像清晰度，因此不用對無人機飛行過程當中的速度問題進行顧忌，可以在高速條件下實現(xiàn)拍攝，這更加體現(xiàn)出無人機低空適應(yīng)技術(shù)和傳統(tǒng)無人機技術(shù)相比具有的優(yōu)勢性[3]。

1.3 不會受到云層干擾

相較于傳統(tǒng)的無人機技術(shù)，無人機低空攝影測量技術(shù)作業(yè)過程當中其高度相對較低，所以在實施此項工作過程當中，云層幾乎不會對低空無人機攝影測量技術(shù)成像質(zhì)量造成干擾，這是無人機低空攝影測量技術(shù)在測量過程當中具有的又一大優(yōu)勢。無人機低空攝影測量技術(shù)一般主要在50m～1000m的高度范圍飛行，所以此項技術(shù)又稱之為近景航空攝影測量技術(shù)，飛行過程中由于在云層之下超低空飛行，使普通航空攝影技術(shù)以及衛(wèi)星光學(xué)遙感技術(shù)，遭受云層遮擋的問題得到了很好解決，相較于普通航空攝影以及衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取的影像信息更加的清晰和準確，而且低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用過程當中可以對建筑物個層面進行高分辨率紋理影像獲取，使普通航空攝影技術(shù)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)測量過程當中，遭遇高層建筑物遮擋的問題得到有效彌補，而且還能大幅提高成像質(zhì)量，不會受到云層干擾影響。傳統(tǒng)無人機技術(shù)和低空攝影測量技術(shù)相比，在其拍攝過程當中必須要在更高高度范圍內(nèi)實現(xiàn)，存在非常嚴重的云層干擾情況。

1.4 性能優(yōu)勢

無人機低空攝影測量技術(shù)是基于傳統(tǒng)無人機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型測繪技術(shù)手段，不僅具有傳統(tǒng)無人機測量技術(shù)具有的諸多優(yōu)勢，而且操作起來非常安全靈活，能夠?qū)υ缙陔A段人工測繪全面取代。無人機低空攝影技術(shù)靈活性優(yōu)勢主要體現(xiàn)在，由于測繪區(qū)域有著復(fù)雜的地表情況，人工測量需要將諸多影響因素排除之后才能進行測繪，低空攝影測量技術(shù)，不必對這些因素進行考慮，可以對這些障礙直接穿越高效率的開展測繪工作。同時在安全性方面，由于測繪區(qū)域地表非常復(fù)雜，危險性因素眾多，如水體，坑洞等給工作人員帶來很大的安全風(fēng)險，而運用低空攝影測量技術(shù)，這些不足可以得到迎刃而解，還能大幅提高撤回效率和質(zhì)量，無人機測繪過程當中非常機動靈活，一般受到氣候和空中管制影響因素非常小，而且惡劣的環(huán)境條件下也能夠?qū)珳视跋裥畔⑦M行獲取，即使設(shè)備發(fā)生故障，也不會對人員造成傷亡，所以其安全性非常高。

1.5 成本投入低，操作簡便

無人機低空攝影技術(shù)，應(yīng)用過程當中在成本投入方面非常低，而且，操作員培養(yǎng)可以在較短時期內(nèi)完成，在保養(yǎng)維修過程當中也十分簡便，不需要進行機場起降，所以此項技術(shù)是將測量和攝影融為一體的先進技術(shù)手段。

1.6 周期短、效率高

對于一些較小面積的大比例尺地形圖測量，由于空域管理和天氣因素影響，運用大飛機航空攝影測量需要非常大的成本投入，而運用前野外數(shù)據(jù)采集方法進行成圖，需要投入大量的作業(yè)量，這些都會增加作業(yè)成本，而通過工程化，實用化開發(fā)無人機遙感系統(tǒng)，可以將其快速，機動以及經(jīng)濟等諸多方面優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，在輕霧天以及陰天條件下也能獲取較為清晰的影像，可以將很多野外工作進行內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)化，控制和減少勞動力投入，增強勞動效率和精度。

2 如何高效應(yīng)用無人機低空攝影測量技術(shù)

在地質(zhì)測繪工作當中，應(yīng)用無人機低空攝影測量技術(shù)主要包括準備，實施以及總結(jié)等幾個階段。

2.1 準備階段

（1）確認測繪范圍。對于地質(zhì)測繪工作而言，主要是針對響應(yīng)范圍，開展地質(zhì)情況測繪一種重要工作手段，所以無人機低空攝影測量，最重要的是首先應(yīng)當對撤回范圍充分明確，在確認測繪范圍過程中，和常規(guī)測繪相同，主要是依照項目需求來對總占地面積進行確認，然后依照總占地面積前提下，適當增加10m～100m周邊范圍，便是確定的測繪范圍，確認測繪范圍之后，還應(yīng)當對測繪邊界進行確認，這樣有利于大幅提高測繪結(jié)果的精準性。

（2）布置測繪點。為了高效率的開展測繪工作，確保測繪結(jié)果獲取的精準性、全面性，提高測繪質(zhì)量，在測繪工作開展實際首先應(yīng)當科學(xué)合理的布設(shè)測繪點，布設(shè)測繪點過程當中，通常根據(jù)標準實施分段，在應(yīng)用無人機低空攝影測量工作實際，依照線路以及測繪點布置成果，便可以開展相應(yīng)的測繪工作，不僅可以有效控制和減少重復(fù)測繪不利影響，還能大幅提高測繪效率與質(zhì)量。

（3）調(diào)試無人機。為了確保無人機低空攝影測量技術(shù)，高效率，高質(zhì)量的對清晰圖像進行采集，在開展測繪工作初期階段應(yīng)當合理調(diào)試無人機，調(diào)試航攝影像以及航攝相機參數(shù)和POS數(shù)據(jù)，完成調(diào)試工作之后，開展一次試驗測試工作，進而對調(diào)試進行檢驗是否能夠達到圖像清晰度要求，倘若滿足這一要求，可以直接的開展測繪工作，不然需要再次進行相應(yīng)調(diào)試。

2.2 實施階段

（1）建設(shè)三維數(shù)字模型。在具體實施過程當中。首先針對測繪區(qū)域地質(zhì)情況，運用三維數(shù)字模型技術(shù)實施相應(yīng)的模擬建模，以此對相應(yīng)的三維數(shù)字模型進行獲取，并運用無人機低空攝影測量技術(shù)，對實際圖像信息進行測量，然后對比模擬圖像和實際獲取的圖像信息，能夠了解和掌握獲取的圖像是否清晰，或者有無遺漏，測繪現(xiàn)象出現(xiàn)，如果有問題存在，則需要重復(fù)開展測繪。運用三維數(shù)字模型技術(shù)進行測量過程當中也是基于無人機基礎(chǔ)下實現(xiàn)的，建模之前為了獲取建模信息，可以運用無人機開展粗略測繪，測繪工作中還應(yīng)當確保數(shù)字線畫圖以及正射影像DOM完整性，之后處理數(shù)字線劃圖以及正射影像DOM，此時便可利用三維數(shù)字模型技術(shù)完成建模，保證測繪精準性。

（2）成像處理。無人機低空攝影測量技術(shù)獲取的測繪圖像利用地面控制端進行接收，初期階段獲取的圖像，可以有效保證其整體清晰度，這是由于具體測繪工作實際時常會遭受一些因素影響，以至于測繪過程當中導(dǎo)致清晰度難以滿足要求，角度不正確，因此對于這些部位還需要開展成像處理，以此提高攝影測量成像質(zhì)量。

2.3 總結(jié)階段

這一階段主要是分析研究無人機低空攝影測量成果，在綜合研究分析基礎(chǔ)上，給出測繪報告，首先通過人工手段運用三維數(shù)字模型技術(shù)，來對無人機成像開展建模，全面分析地質(zhì)情況，并在地質(zhì)報告當中填寫分析結(jié)果[4,5]。

3 無人機低空攝影測量應(yīng)用時的注意事項

3.1 風(fēng)力因素

近年來，無人機低空攝影測量技術(shù)伴隨科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展也獲得了巨大提升，在抵抗風(fēng)力方面做出了反復(fù)的改進，使其抗風(fēng)能力不斷加強，然而在能力方面也有一些極限，所以利用無人機低空攝影測量技術(shù)過程當中應(yīng)當，首先測試風(fēng)力情況，同時對比分析無人機抗風(fēng)能力，在風(fēng)力較強的條件下不應(yīng)當開展測繪工作。

3.2 雨水因素

無人機低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用過程當中，也時常遭受雨水因素影響，由于雨水濺射在攝像機的鏡頭上，會對其圖像拍攝造成不利影響，導(dǎo)致圖像結(jié)果模糊，不符合攝影測量要求，所以運用無人機低空攝影測量過程當中，應(yīng)當對雨水因素造成的影響給予充分重視，可以將一些遮擋結(jié)構(gòu)設(shè)置在攝像鏡頭外部，起到遮擋作用。在降雨較大的條件下也不易開展測繪工作。

4 結(jié)語

總之，相較于傳統(tǒng)的無人機測繪技術(shù)手段以及人工測繪技術(shù)手段，無人機低空攝影測量技術(shù)作用優(yōu)勢更加明顯，以大幅提高地質(zhì)測繪工作效率和質(zhì)量，在實際應(yīng)用過程當中，應(yīng)當結(jié)合實際，科學(xué)應(yīng)用，進而保證測繪效率和質(zhì)量，為更加高效的開展地質(zhì)測繪工作奠定堅實的基礎(chǔ)。